17.5: 反応における標準エントロピーの変化

エントロピーは状態関数なので、化学反応の標準エントロピー変化（ ΔS°_rxn ）は、生成物と反応物の標準エントロピーの差から計算できます。

ここで、n_pとn_rは、それぞれ生成物と反応物の平衡式における化学量論的な係数を表します。

例えば、室温での次のような反応における ΔS°_rxn

は、次のように計算できます。

標準的なエントロピーの一部を表にまとめました。

ΔS°の決定

気体のH₂O 1 molが液体のH₂O 1 molに変化する水の凝縮を考えます。

反応に対する標準エントロピー変化である ΔS°_rxn を、標準モルエントロピーと化学量論的係数を用いて計算します。

ΔS°_rxnの値は、この相転移（凝縮）で予想されるように負の値を示しています。
2つ目の例として、メタノール（CH₃OH）の燃焼を考えます。

同様の手順で、反応の標準エントロピー変化を計算すると、次のようになります。

上記の文章は以下から引用しました。Openstax, Chemistry 2e, Chapter 16.2: The Second and Third Law of Thermodynamics.

化学反応に伴うエンタルピー変化は熱量計で測定できますが、反応に伴うエントロピー変化を直接測定することはできません。

エントロピーは状態関数であり、エントロピーの変化はシステムの初期状態と最終状態にのみ依存することを意味します。したがって、エンタルピーの変化と同様に、エントロピーの変化は、標準モルエントロピーの計算された参照テーブルから行うことができます。

標準条件下で発生する反応の場合、関連するエントロピー変化は、生成物の標準モルエントロピーの合計にそれらの化学量論的係数を掛けた値と、反応物の標準モルエントロピーの合計にそれらの化学量論的係数を掛けた値との差によって決定されます。

1モルのエチレンガスが3モルの酸素ガスと反応して2モルの二酸化炭素ガスと2モルの水を生成する標準条件下でのエチレンの燃焼を考えてみましょう。

反応の標準エントロピー変化は、二酸化炭素ガスの標準エントロピーの2倍と水の標準エントロピーの2倍の合計から、エチレンガスの標準エントロピーの合計と酸素の標準エントロピーの3倍を差し引いたものに等しくなります。

元素形成の標準エンタルピーがゼロであるのとは異なり、すべての物質の標準モルエントロピーは298Kでゼロより大きいことに注意してください。

参照表の反応物と生成物のモルエントロピーの値を代入すると、[(2 × 213.8) + (2 × 70.0)] − [(219.5 + 3) × (205.3)]が得られます。生成物の正味エントロピーは567.6 J/Kに等しく、反応物の正味エントロピーは835.4 J/Kです。

生成物と反応物の差は、エチレンの燃焼の標準エントロピー変化に対して負の268J / Kに等しくなります。負の値は、エントロピーが減少していることを示します。

正確なエントロピー変化を計算しなくても、反応を調べることでエントロピーの減少を予測できます。気体は液体よりも無秩序であることを思い出してください。

反応物にはより多くのモルのガスがあり、生成物(わずか2モルの二酸化炭素ガス)と比較して4モルのガス(1モルのエチレンと3モルの酸素を含む)ですが、他の生成物は液体です。

したがって、この反応では、反応物は生成物よりも無秩序です。そのため、反応が進むとエントロピーは減少します。